不同膳食能量對雄性C57小鼠糖脂代謝及氧化應(yīng)激的影響

肖 霄 羅海華 李 磊 姜 勇

(南方醫(yī)科大學(xué)病理生理學(xué)教研室，廣東 廣州 510515)

高能量膳食不但會造成脂肪的大量蓄積，且會對人體糖脂代謝造成不良影響，并導(dǎo)致機(jī)體氧化還原狀態(tài)的失衡〔1～3〕。因此，臨床可考慮通過控制膳食能量的方式來改善機(jī)體代謝狀態(tài)，降低相關(guān)疾病的臨床發(fā)病率。本研究分析了不同膳食能量對雄性C57小鼠糖脂代謝及氧化應(yīng)激的影響。

1 材料和方法

1.1動物及分組 選擇南方醫(yī)科大學(xué)實驗動物中心飼養(yǎng)的SPF級C57小鼠60只進(jìn)行研究，均為7周齡雄性，體重200～220 g，平均(210.48±4.33)g。按照隨機(jī)數(shù)字表法將其分成3組，分別為對照組、高能量膳食(HDE)組和低能量膳食(LDE)組各20只。將3組小鼠在SPF級實驗室進(jìn)行單籠飼養(yǎng)，自由飲水。

1.2儀器和試劑 (1)血糖儀(ACCUCHEK型，購自上海的羅氏制藥公司)；(2)全自動生化分析儀(AU680型，購自貝克曼庫爾特公司)；(3)721型可見光光度計(購自上海的佑科儀器儀表公司)；(4)離心機(jī)及數(shù)顯恒溫箱(購自上海的申滕公司)；(5)旋渦混勻器(VEKTEX-5型，購自江蘇海門市的其林貝爾儀器公司)；(6)空腹血糖(FPG)、總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)試劑盒(購自上海的豐匯醫(yī)學(xué)科技公司)；(7)超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)試劑盒(購自南京的建成生物研究所)。

1.3研究方法 給予各組小鼠不同能量的膳食喂養(yǎng)，對照組給予常規(guī)的膳食能量飼養(yǎng)(維持料)，在能量物質(zhì)質(zhì)量比中，粗蛋白19.10%，粗脂肪4.00%，碳水化合物59.00%，總代謝能3.48 kCal/g。HDE組給予高能量膳食飼養(yǎng)，其粗蛋白19.15%，粗脂肪21.52%，碳水化合物47.17%，總代謝能4.59 kCal/g，同常規(guī)膳食維持料的能量比1.32∶1。LDE組給予低能量膳食飼養(yǎng)，其粗蛋白19.15%，粗脂肪2.52%，碳水化合物37.17%，總代謝能2.48 kCal/g，同維持料的能量比為0.71∶1。各組均飼養(yǎng)12 w，并評價喂養(yǎng)結(jié)果。

1.4觀察指標(biāo) 對比各組小鼠干預(yù)前及干預(yù)4～12 w時糖脂代謝指標(biāo)水平包括FPG、TC、TG；氧化應(yīng)激指標(biāo)水平，包括血清SOD活力和MDA水平，分析小鼠膳食能量與糖脂代謝及氧化應(yīng)激指標(biāo)的相關(guān)性。其中糖脂代謝指標(biāo)及氧化應(yīng)激指標(biāo)的檢測步驟為：分別在干預(yù)前及干預(yù)4、8、12 w為各組小鼠實施眼部框靜脈取血，每次0.5 ml。通過毛細(xì)管扎小鼠眼部框靜脈，將血液引流至1.5 ml的離心管內(nèi)，而后使用高壓型干燥脫脂棉按壓眼部止血，避免損傷小鼠眼睛。將所得血液4 000 r/min離心15 min，提取血清，利用血糖儀及全自動生化分析儀分別檢測小鼠的FPG、TC及TG水平，血清SOD活力應(yīng)用黃嘌呤氧化酶法及有關(guān)試劑盒檢測，MDA水平通過硫代巴比妥酸顯色法檢測，檢測時均嚴(yán)格按說明書的步驟進(jìn)行。

2 結(jié) 果

2.1各組FPG水平對比 各組干預(yù)前FPG水平相比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。各組干預(yù)4、8、12 w FPG水平相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。組內(nèi)比較，HDE組干預(yù)4、8、12 w FPG水平高于干預(yù)前，LDE組干預(yù)8 w FPG水平明顯低于干預(yù)前，對照組干預(yù)4、12 w FPG水平明顯高于干預(yù)前，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。組間比較，HDE組干預(yù)4、8、12 w FPG水平均高于對照組，而LDE組均低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。見表1。

表1 各組FPG水平對比

與對照組相比：1)P<0.05；與LDE組相比：2)P<0.05；與干預(yù)前相比：3)P<0.05；下表同

2.2各組TC和TG水平對比 各組干預(yù)前TC和TG水平相比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。各組干預(yù)4、8、12 w TC和TG水平相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。組內(nèi)比較，HDE組干預(yù)4、8、12 w TC和TG水平均高于干預(yù)前，LDE組干預(yù)4、8、12 w TC水平及干預(yù)8 w TG水平均低于干預(yù)前，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。組間比較，HDE組干預(yù)4、8、12 w TC和TG水平均高于對照組，而LDE組均明顯低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。見表2。

表2 各組TC和TG水平對比

2.3各組血清SOD活力和MDA水平對比 各組干預(yù)前血清SOD活力和MDA水平相比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。各組干預(yù)4、8、12 w血清SOD活力和MDA水平相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。組內(nèi)比較，HDE組干預(yù)4、8、12 w血清SOD活力均低于干預(yù)前，MDA水平高于干預(yù)前，LDE組干預(yù)4、8、12 w血清SOD活力均高于干預(yù)前，MDA水平低于干預(yù)前，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。組間比較，干預(yù)4、8、12 w HDE組血清SOD活力均低于對照組，MDA水平高于對照組，而LDE組血清SOD活力均高于對照組，MDA水平低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。見表3。

2.4小鼠膳食能量與糖脂代謝及氧化應(yīng)激指標(biāo)的相關(guān)性分析 Spearman相關(guān)性分析結(jié)果顯示，膳食能量與FPG、TC、TG及MDA呈正相關(guān)(r=0.396，0.613，0.511，0.488；P=0.001，0.000，0.000，0.000)；而與SOD呈負(fù)相關(guān)(r=-0.519；P=0.000)。

表3 各組血清SOD活力和MDA水平對比

3 討 論

研究指出，適當(dāng)采取低能量膳食能夠改善機(jī)體的代謝異常狀態(tài)〔4，5〕。低能量膳食主要是指在攝入食物可充分供應(yīng)機(jī)體的各項營養(yǎng)需求，且不會發(fā)生營養(yǎng)不足的前提下，適量限制飲食中脂肪或者糖類的攝入，進(jìn)而降低熱量的攝入總量。臨床研究發(fā)現(xiàn)，為缺乏運(yùn)動的實驗動物提供低能量膳食，其健康狀況普遍較好，進(jìn)一步證實低能量膳食具有重要的意義〔6，7〕。本研究提示了進(jìn)行低膳食能量能夠有效地控制小鼠機(jī)體的糖脂代謝水平。分析原因，可能是因為低膳食能量可有效減少脂肪含量，調(diào)節(jié)并改善機(jī)體對糖脂代謝的能力。其具體機(jī)制在于，低膳食能量提高了機(jī)體胰島素抵抗的整體敏感性，進(jìn)而改善血糖及血脂的代謝狀態(tài)。唐麗麗等〔8～10〕報道指出，高能量膳食中的脂肪含量較高，不但會打破機(jī)體脂質(zhì)代謝的平衡狀態(tài)，還會導(dǎo)致血糖水平升高、胰島素水平下降，致使胰島素抵抗等情況發(fā)生，最終易引起糖尿病等并發(fā)癥。同時，本研究還發(fā)現(xiàn)，給予低膳食能量可較好地改善小鼠機(jī)體的氧化應(yīng)激狀態(tài)。這主要是因為高能量膳食能夠誘導(dǎo)高血糖狀態(tài)，進(jìn)而釋放出大量自由基，引發(fā)氧化應(yīng)激。此外，高能量膳食會使內(nèi)源性激素的正常分泌發(fā)生改變，并使機(jī)體生成的自由基無法被快速有效清除，進(jìn)而導(dǎo)致氧化應(yīng)激〔11，12〕。因此，高能量膳食可影響機(jī)體糖脂代謝狀態(tài)的平衡，并使機(jī)體出現(xiàn)明顯的氧化應(yīng)激狀態(tài)。低膳食能量與機(jī)體的糖脂代謝及氧化應(yīng)激狀態(tài)均具有緊密聯(lián)系。事實上，通過對攝入能量進(jìn)行限制，導(dǎo)致小鼠體內(nèi)脂肪含量下降，且機(jī)體對葡糖糖的代謝功能增強(qiáng)；同時，低膳食能量可幫助減少肝臟內(nèi)過氧化脂質(zhì)，并提升肝臟內(nèi)SOD酶活性。低膳食能量還有助于控制自由基的生成，降低自由基對機(jī)體細(xì)胞膜產(chǎn)生的攻擊作用，進(jìn)而提升抗氧化能力，有利于保持氧化還原平衡〔13，14〕。此外，低膳食能量有助于抑制細(xì)胞凋亡，并且可以阻止炎癥因子的形成，進(jìn)一步證實低膳食能量有利于提高氧化性，阻止脂肪大量蓄積，進(jìn)而改善糖脂代謝及抗氧化應(yīng)激的能力。

綜上所述，合理控制膳食能量，或可降低心血管類疾病或代謝類疾病的形成風(fēng)險。

1于冬梅，何宇納，郭齊雅，等.2002-2012年中國居民能量營養(yǎng)素攝入狀況及變化趨勢〔J〕.衛(wèi)生研究，2016；45(4)：527-33.

2Chen LH，Chien YW，Liang CT，etal.Green tea extract induces genes related to browning of white adipose tissue and limits weight-gain inhigh energy diet-fed rat〔J〕.Food Nutr Res，2017；61(1)：1347480.

3王 佳，洪忠新，武 力，等.中老年人膳食模式與高血壓發(fā)病機(jī)制探討〔J〕.中國全科醫(yī)學(xué)，2016；19(14)：1706-10.

4陳超剛，洪 俊，林秀紅，等.廣州市老城區(qū)社區(qū)中老年居民膳食宏量營養(yǎng)素攝入狀況與其血脂的關(guān)系〔J〕.中山大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)科學(xué)版)，2015；36(5)：780-5.

5李 靜，常 改，潘 怡，等.天津市居民膳食能量與膳食構(gòu)成現(xiàn)狀及變化的研究〔J〕.中華疾病控制雜志，2016；20(1)：38-41.

6Li J，Matye DJ，Wang Y，etal.Sortilin 1 knockout alters basal adipose glucose metabolism but not diet-induced obesity in mice〔J〕.FEBS Lett，2017；591(7)：1018-28.

7Seo KH，Bartley GE，Tam C，etal.Chardonnay Grape Seed Flour Ameliorates Hepatic Steatosis and Insulin Resistance via Altered Hepatic Gene Expression for Oxidative Stress，Inflammation，and Lipid and Ceramide Synthesis in Diet-Induced Obese Mice〔J〕.PLoS One，2016；11(12)：e0167680.

8唐麗麗，湯曉涵，李 霞，等.高糖和高脂飲食對小鼠肥胖和內(nèi)臟脂肪的影響〔J〕.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報，2014；36(6)：614-9.

9王亞娟，張麗勇.孕鼠宮內(nèi)輕度高糖環(huán)境及出生后高脂飲食對子鼠體質(zhì)量和脂代謝的影響〔J〕.中國婦幼保健，2016；31(1)：177-9.

10Kavadi PK，Pothuraju R，Chagalamarri J，etal.Dietary incorporation of whey protein isolate and galactooligosaccharides exhibits improvement in glucose homeostasis and insulin resistance in high fat diet fed mice〔J〕.J Intercult Ethnopharmacol，2017；6(3)：326-32.

11劉 穎，傅 晗，師騰瑞，等.高脂飼料喂飼C57小鼠誘發(fā)胰島素抵抗過程中肝臟氧化應(yīng)激水平及Nrf2、NRF-1和mtTFA 蛋白表達(dá)的變化〔J〕.癌變·畸變·突變，2015；27(3)：191-6.

12張 欣，向 榮，李曉曦，等.膳食中高n-6/n-3多不飽和脂肪酸比值對小鼠腸道菌群的影響〔J〕.現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2015；15(25)：4824-7，4833.

13李 濤，劉 剛，陳 龍，等.飲食干預(yù)對妊娠期糖尿病小鼠子代中遠(yuǎn)期瘦素及糖脂代謝的影響〔J〕.現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2016；43(15)：2794-7，2810.

14Weitkunat K，Stuhlmann C，Postel A，etal.Short-chain fatty acids and inulin，but not guar gum，prevent diet-induced obesity and insulin resistance through differential mechanisms in mice〔J〕.Sci Rep，2017；7(1)：6109.